Disminución de la actividad superficial y evidencias de nuevas intrusiones magmáticas y aumento de presiones internas

Resumen
Durante las últimas dos semanas se ha observado una disminución de la actividad superficial en el volcán Cotopaxi, caracterizada por un debilitamiento de la intensidad de las emisiones de gas y ceniza y asociada a una reducción del tremor de emisión. Sin embargo desde el 10 de septiembre se ha registrado un aumento en el número de eventos volcano-tectónicos (rupturas dentro del volcán) y de la deformación del edificio volcánico posiblemente relacionados a una nueva intrusión de magma en profundidad o a un aumento de la presión en el reservorio magmático. Adicionalmente, desde dos semanas atrás se observa un posible aumento del aporte de magma fresco en la ceniza volcánica. Durante el último sobrevuelo se han registrados nuevas anomalías térmicas en los flancos superiores del volcán. Estos cambios podrían ser seguidos por nuevos pulsos de actividad eruptiva en los próximos días a semanas.

Sismicidad
Desde el 10 de Septiembre se registra un incremento en el número de eventos de tipo volcano-tectónico (VT, asociados a rupturas dentro del volcán) con 43 sismos durante este día y posteriormente se ha registrado un promedio de 54 VT diarios (Fig. 1). Con el aumento en el número de sismos VT, el tremor que estaba relacionado con emisiones de ceniza disminuyó.

Estos sismos VT fueron localizados principalmente entre 9 y 12 km bajo la cumbre del volcán y alrededor de 4 km bajo la cumbre pero en menor cantidad (Fig. 2). Algunos de estos eventos VT también se han registrado al Norte del volcán por el sector de PITA (zona distal) a profundidades de 12 km respecto a la cumbre. Las magnitudes de estos eventos VT son menores a 2.0 en la escala de Richter, sin embargo, dichos valores representan una energía considerable en un contexto volcánico.

Debido a que los eventos VT se distribuyen a lo largo del posible conducto volcánico, así como, en las regiones de menor esfuerzo alrededor del volcán (e.j. sector de Pita), se supone que el magma o los gases están ejerciendo presiones en esta zona.

Deformación
La red de inclinometría muestra un cambio en el patrón de deformación en el flanco nororiental en los últimos 10 días (Fig. 3). Este cambio es simultáneo con el aumento del número de eventos VT indicando un aumento de presión en edificio volcánico.

Dispersión y caída de ceniza
En base a las alertas emitidas por la Washington VAAC se puede observar que durante el periodo 04-11/09/2015, las nubes de ceniza asociadas a la actividad del volcán Cotopaxi afectaron una gran parte del Ecuador (Fig. 4). La altura de las nubes de ceniza alcanzó un máximo de 2.9 km sobre el nivel del cráter (snc) el 4-5 de septiembre (6.0 km snc la semana anterior). Se puede observar una disminución de la altura de las nubes de ceniza asociadas a una disminución de la intensidad de la actividad eruptiva. La velocidad de las nubes de ceniza varió entre 3.9 y 14.1 m/s. La dirección predominante del viento ha sido hacia el Occidente (entre SW y W). Las nubes de ceniza alcanzaron la costa hacia el Occidente, Machachi al Norte y Latacunga al Sur, con una dirección predominante de las nubes de ceniza hacia el Occidente alcanzando hasta 465 km de longitud el 9 de septiembre.

Las zonas más afectadas por las caídas de ceniza entre el 4 y el 11 de septiembre se encuentran al Occidente del volcán con una intensidad máxima en el Parque Nacional Cotopaxi y El Chasqui (Fig. 5). La estimación de la masa y del volumen total emitido durante este periodo es de ~7.64 × 107 kg (~62,000 m3) lo que permite calificarlo con un índice de explosividad volcánica VEI 1. Desde el inicio de la actividad se acumuló ~9.09 × 108 kg (~742,000 m3) de ceniza hasta el viernes 11 de septiembre de 2015. Vale indicar que la actividad durante la última semana ha disminuido respecto a la semana anterior (~122,000 m³).

El análisis granulométrico de las muestras de ceniza indica una proporción muy importante de ceniza extremadamente fina (entre 30 y 75 % menor a 63 μm). Aparte del material recuperado durante el primer día de la erupción (14 de agosto) que tenía una distribución granulométrica un poco más gruesa, las demás muestras no indican un cambio y presentan una granulometría principalmente muy fina a extremadamente fina. El análisis de componentes realizado con lupa binocular y microscopio electrónico de barrido (MEB) muestra claramente una evolución de la ceniza con una disminución del aporte del sistema hidrotermal (líticos con pirita, escorias grises con vesículas rellenas de material hidrotermal, cuarzo hidrotermal) y un posible aumento del aporte de magma fresco (cristales libres, partículas vítreas con baja vesicularidad y alto contenido de microlitos), en particular desde el 28 de agosto (Fig. 6).

Emisión del SO2
Desde el 10 de septiembre los valores de SO2 se han mantenido alrededor de 2000 ton/día. Estos valores son similares a los registrados previo a las explosiones del 14 de Agosto (Fig. 7). Sin embargo, la emisión de SO2 ha pasado de continua a pulsátil, registrándose valores más bajos el 13 de septiembre. Esto podría corresponder a una disminución del SO2 en el magma, es decir a un empobrecimiento en este gas en el sistema; o a una disminución de la permeabilidad del conducto, lo que impediría el desfogue continuo de los gases.

Observaciones Visuales
En los últimos días se han observado emisiones de gas con bajo contenido de ceniza que no suben más de 500 m sobre el nivel del cráter (snc) (Fig. 8A). El 15 de septiembre, a las 13h00 (TL) se pudo observar una emisión un poco más energética con contenido moderado de ceniza que alcanzó 1.5 km snc y fue dirigida hacia el Occidente. Un grupo del Instituto Geofísico realizó una misión entre los días 12 y 13 de septiembre para realizar varias tareas de observación. Gracias a las buenas condiciones climáticas del sector se pudieron observar emisiones de vapor poco energéticas con bajo contenido de ceniza con una dirección preferencial hacia el Suroccidente alcanzando una altura máxima de 1 km snc. En las partes altas del flanco occidental se observó actividad fumarólica mientras que en Yanasacha esta actividad no fue evidente. No se registraron ruidos asociados a la emisión de gases y ceniza. Durante la noche no se observó incandescencia (Fig. 8B).

Monitoreo térmico
Se adquirieron imágenes térmicas del sector Noroccidental del volcán. Se observaron las anomalías relacionadas con el sector de Yanasacha y la emisión continua que reflejaron temperaturas máximas aparentes (TMA) de 21.7 y 10.1 °C respectivamente (Fig. 9). Estos valores se encuentran dentro de los rangos medidos entre los años 2002 y 2014.

Durante el sobrevuelo realizado el 15 de septiembre, se observó la presencia de nuevos campos fumarólicos en el cráter interno bajo la cumbre y en su sector sur oriental (Fig. 10). Las temperaturas más altas corresponden a los campos fumarólicos del cráter interno y de sector superior del flanco oriental alcanzando los 43,1°C. Se determinó que el área de los campos fumarólicos de la parte superior del edificio va aumentando progresivamente y  además fue se identificaron nuevos anomalías en los flancos sur oriental y sur occidental.

Interpretación
En base a los datos obtenidos se evidencia una disminución de la actividad superficial en las últimas dos semanas caracterizada por una disminución de la intensidad de las emisiones de gas y ceniza, y asociada a la disminución del tremor de emisión. Esta disminución puede interpretarse por el agotamiento de la energía de la intrusión magmática que provocó esta actividad registrada y observada hasta el momento. Sin embargo el aumento importante del número de sismos volcano-tectónico y su ubicación (VT distales y VT profundos), y la deformación incipiente asociada del edificio volcánico indica una posible realimentación del reservorio magmático localizado entre 3 y 7 km de profundidad bajo el cráter o un aumento de la presión interna. De llegar a zona más superficiales este cuerpo magmático podría provocar un aumento de la actividad eruptiva, particularmente la ocurrencia de otra fase de explosiones que anuncian la llegada a la superficie del nuevo magma, en menor o mayor volumen.

Escenarios:
Se plantean como posibles los siguientes escenarios para los próximos días a semanas, los cuales contemplan la ocurrencia de ascensos de volúmenes de magma desde la cámara magmática hacia el reservorio:

• a) llegan lentamente varios pulsos de nuevo magma al reservorio, espaciados entre sí por un tiempo de varias semanas o meses. En este caso, varios pulsos de actividad eruptiva se materializan varias veces, con lo que el presente proceso eruptivo se prolonga por meses (tipo Tungurahua marzo 2013). Los espesores de ceniza acumulados son importantes en las direcciones predominantes del viento. Durante esa fase eruptiva se pueden producir explosiones de tamaño moderado con caídas de bombas balísticas que alcanzan un máximo de 5 km desde el cráter y pequeños flujos piroclásticos (tipo Tungurahua julio 2013). Adicionalmente se pueden formar lahares (flujos de lodo y escombros volcánicos) secundarios generados por la mezcla del material volcánico con agua de lluvia o por derretimiento de la nieve en la zona alta. En este escenario los lahares podrían ser de tamaño pequeño hasta moderado y afectarían principalmente la zona del Parque Nacional Cotopaxi. La erupción termina siendo una VEI 2-3. Al momento de la publicación de este informe este es el escenario más probable;
• b) los pulsos de magma que ascienden tienen volúmenes mayores y una mayor velocidad de ascenso. Esto hace que las altas presiones producidas abran violentamente el conducto volcánico y se produzcan erupciones paroxismales de VEI 3-4 (tipo Cotopaxi junio 1877, Reventador noviembre 2002, Tungurahua agosto 2006) con la generación de flujos piroclásticos en todos los flancos dado el carácter central del cráter, con predominancia hacia la dirección del viento. Los flujos piroclásticos pueden alcanzar el pie del volcán. El contacto entre los flujos piroclásticos y el glaciar produce un derretimiento de una parte de este generando lahares que bajan por uno o algunos de los drenajes que nacen en el volcán. Estos lahares serian de tamaño moderado a grande y pueden viajar decenas hasta cientos de kilómetros por los valles de los ríos dejando depósitos de metros hasta decenas de metros de espesor. Adicionalmente se puede producir fuertes caídas de ceniza y lapilli (cascajo) asociada a esta actividad. El espesor del depósito de caída podría alcanzar más de 2.5 cm a más de 50 km del volcán en la dirección principal del viento. En general, a las erupciones paroxismales, siguen otras menores que van decayendo en intensidad hasta que cesan luego de varios meses o años. Dependiendo del tamaño de los episodios eruptivos se producen o no más lahares aunque de volúmenes y caudales mucho menores que el evento principal. El tamaño final de la erupción es un VEI 4. Al momento de la publicación de este informe este escenario es menos probable que a);
• c) no se descarta por completo una disminución de la actividad eruptiva en el caso de que la nueva intrusión de magma no ascienda a zonas superficiales. Sin embargo, en función de los parámetros de monitoreo y a la historia volcánica del Cotopaxi, este escenario es el menos probable.

Estos escenarios pueden ser cambiados de acuerdo a la evolución de la actividad del volcán.

BB, PM, GP, IM, AA, GV, SH, SV, MR
Instituto Geofísico
Escuela Politécnica Nacional